Incompréhension à propos d'un point de l'expérience de Young.

[Etotsira]

Bonjour chers forumeurs !

Récemment, une discussion avec un ami à propos d’un cours de méthodologie scientifique nous a amené à une impasse : ni lui, ni moi ne parvenons à régler les problèmes que nous posent nos compréhensions divergentes de l’expérience des fentes de Young et nous avons besoin de plus que nos idées intuitives d’onde et de corpuscule pour s’entendre. Du coup, je vous poste ici l'objet de notre problème, en remerciant d'avance l'âme charitable qui pourra nous apporter ses lumières !

Dans ma compréhension de l’expérience, on peut dire qu’un photon passe par les deux fentes seulement dans le sens ou la formule qui permet de calculer sa trajectoire conduit à l’égalité de ses chances de passer par l’une ou l’autre. Le photon singulier ne passe pas réellement par les deux fentes : son ubiquité est mathématique, non pas réaliste. Dans ce cadre, le rôle de l’observateur serait de constater le passage du photon par la fente qu’il emprunte vraiment. Le photon a ainsi un comportement ondulatoire dans le sens ou le faisceau complet de photons arrive sur l’écran témoin derrière les fentes avec un comportement signalant des franges d’interférences, et il est en même temps un corpuscule puisque chacun des photons singuliers passe par l’une ou par l’autre fente.

Pour mon ami, dire que le photon passe par les deux fentes décrit le comportement réel du photon singulier, et ce résultat est prouvé expérimentalement. C'est-à-dire qu’il existerait des expériences mettant en place un dispositif proche de celui des fentes de Young, avec une projection de photon un par un, et qui montreraient que chaque photon produit individuellement des franges d’interférences, en « interférant avec lui-même ». Ici, le photon singulier n’est pas de nature corpusculaire, à moins qu’un observateur le détermine comme tel en « regardant » par quelle fente le photon passe réellement, moment auquel se produit l’effondrement de la fonction d’onde, et ou l’on retrouve le caractère corpusculaire de la particule.

Notre dispute tient-elle à autre chose qu’a des divergences d’interprétation ? Existe-t-il des expériences prouvant la réalité de la fonction d’onde pour un photon singulier, comme si le quantum se divisait en deux ? Ou bien s’agit-il seulement de reliquats de Copenhague contre le réalisme, avec le savoir précis en moins ?

En espérant que vous aurez le temps de répondre à nos questions, je vous fais part de mes plus cordiales salutations (et pas d’interférences ici !).
-----

[doul11]

Bonsoir,

Le problème c'est que le photon n'est ni une onde ni un corpuscule, il est fondamentalement quantique et la seule description correcte est quantique : c'est la superposition d'état |fente 1> + |fente 2> -> aucun équivalent classique (dans la vie de tout les jours).

[Etotsira]

Oui, oui, nous n'avons pas d'équivoques là dessus.
Mais notre question est surtout de savoir s'il existe, oui ou non, des expériences permettant de montrer que la dualité onde-corpuscule est réelle puisque le photon singulier manifesterait son appartenance aux deux schèmes, si on peut le mesurer comme passant simultanément à travers les deux fentes. Pour supprimer le vocabulaire intuitif, la superposition d'état est-elle mesurée, ou bien s'agit-il d'une "image" provenant du formalisme mathématique qui décrit le comportement de la particule ?
Je suis tombé sur un article dans la rubrique "actualités" qui mettrait en jeu une telle expérience (http://forums.futura-sciences.com/ac...ion-donde.html), mais celui-ci est sujets à débats, ce qui laisse penser qu'il faut rester prudent (a fortiori lorsque l'on manque de connaissance spécifiques).
Qu'en est-il en fait ?

[Burakumin]

Mon opinion est qu'il s'agit définitivement d'un problème d'interprétation. Et que l'interprétation de la méca quantique n'est qu'un problème partiellement physique, et en grande partie epistémologique. Autrement dit savoir "que ce passe-t-il vraiment ?" "à quelle entité dois-je accorder une réalité (l'electron, la fonction d'onde, la fente) ?" "la théorie me renseigne-t-elle sur ce que sont les choses du monde ou seulement sur mon degré de connaissance de celles-ci ?" sont des questions pour lesquelles il existe chez les physiciens - et plus généralement chez ceux qui s'interessent à ces questions - des écoles de pensées avec des divergences importantes d'opinion. Il y a des fils assez interessants sur les le forum de comparaisons des interprétations connues. Mais je doute que dans l'immédiat cela permette de trancher nettement entre toi et ton ami. Simplement montrer quelles visions vous paraissent les plus convaincantes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

J'insiste sur la dualité onde-corpuscule : ce n'est pas pertinent

les particules quantiques ce comportent des fois comme une onde ou des fois comme une particule, mais il faut bien comprendre que ces deux notions ne sont pas adapté a la description du caractère quantique, ces notions sont hérité de la physique classique : c'est a dire proche de la vie de tout les jours. Les particules quantique ne sont ni des ondes ni des particules, elle sont fondamentalement quantiques et utiliser des images classiques pour les décrire ne peut mener qu'a des paradoxes. Il y a des paramètres bien plus pertinents et adapté comme le spin, qui donne un caractère bosonique ou fermionique aux particules sans dualité c'est l'un ou l'autre.

Concernant la mesure d'états superposé ce n'est pas possible dans le cadre de la mécanique quantique, on ne peut que mesurer des états "pur" (pas superposé), si on fait une mesure on a soit |fente 1> soit |fente 2>, mais seulement si on fait une mesure, sinon on garde l'état superposé et les franges interférences.

Pour finir sur la réalité de la fonction d'onde : pour moi dans le cadre strict de la physique est réel ce qui ce mesure, on peut mesurer une distribution de probabilités, la fonction d'onde est un modèle qui décrit correctement des faits physiques a l'échelle microscopique.

[Etotsira]

Ha, malgrés que l'orthographe et la syntaxe de la citation la rendent moins crédible, on a peut-être quelque chose.
Tu dis "on peut mesurer une distribution de probabilités", que faut-il entendre si l'on dit que l'on peut mesurer les probabilités qui décrivent l'état quantique d'une particule (un photon ou un électron dans les plupart des expériences dérivées des fentes de young, pour qu'il n'y ait pas d'ambigüité sur "particule") dans ce cadre ? Peut-on, dans les expériences ou les photons sont projetés un par un, mesurer, pour un photon, la distribution de probabilité "|fente 1> + |fente 2>" ?

[doul11]

Ha, malgrés que l'orthographe et la syntaxe de la citation la rendent moins crédible, on a peut-être quelque chose.

Merci c'est de moi ... bon je sais que je suis pas bon pour écrire il faut surtout considérer le fond

Tu dis "on peut mesurer une distribution de probabilités", que faut-il entendre si l'on dit que l'on peut mesurer les probabilités qui décrivent l'état quantique d'une particule (un photon ou un électron dans les plupart des expériences dérivées des fentes de young, pour qu'il n'y ait pas d'ambigüité sur "particule") dans ce cadre ? Peut-on, dans les expériences ou les photons sont projetés un par un, mesurer, pour un photon, la distribution de probabilité "|fente 1> + |fente 2>" ?

C'est justement pour cela que la physique quantique a été mise au point, parce que la physique classique échoue dans la description de l’expérience des fentes de Young photon par photon, après bien sur on ne fait pas une mesure de densité de probabilités avec un seul fait, il en faut beaucoup, la mécanique quantique est une théorie probabiliste, elle ne dit pas quel sera l'état du système suite a une mesure, seulement la probabilité de mesurer chaque état. Bien ou pas c'est comme ça, cela marche terriblement bien et faute de mieux ...

[Etotsira]

Donc on ne mesure pas l'onde de probabilité qui décrit son état quantique pour un photon ? C'est bien ça, si c'est clair ?
L'état quantique est la description statistique de la probabilité de le mesurer avec telle énergie, spin et position ; après la mesure, son état (du photon) est déterminé et non plus probabiliste (dans la limite des relations d'idétermination) ?